基于车路协同的跟车控制方法及系统与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种基于车路协同的跟车控制方法及系统。


背景技术：

2.随着汽车工业的飞速发展和人们生活条件的不断改善，汽车已经成为人们出行不可或缺的交通工具之一。自动驾驶汽车是智能汽车的一种，其主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现自动驾驶的目的。
3.现有技术中的自动驾驶技术主要是针对单一车辆，对于高速公路这种行驶路线比较单一的路况，如何实现多个车辆的跟车自动驾驶是本领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的一个目的在于提出一种基于车路协同的跟车控制方法，以实现多个车辆的跟车自动驾驶。
5.一种基于车路协同的跟车控制方法，包括：
6.分别向处于第一车道的第一车辆和处于第二车道的第二车辆发出跟车指令，所述第一车道和所述第二车道为不同车道；
7.根据预设规则在所述第一车道和所述第二车道中选择一车道作为编队车道；
8.以所述编队车道中的车辆为跟车中心点，计算所述编队车道中的车辆的前后横纵向距离、速度、加速度，行驶轨迹，并向其它车道上的车辆发送控制指令，以使其它车道上的车辆加入到所述编队车道中，且所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中进行跟车动作。
9.根据本发明提供的基于车路协同的跟车控制方法，能够自动将两个不同车道的车辆并入一条车道内，实现了多个车辆的跟车自动驾驶，能够使车辆能够紧密地在一起安全行驶，减少了公路(尤其是高速公路)上闲置的空间，更多的车辆可以使用公路而没有交通堵塞，此外，能够降低每辆车所经历的阻力，从而减少能源消耗和污染，另一方面也提高了安全性和舒适性。
10.另外，根据本发明上述的基于车路协同的跟车控制方法，还可以具有如下附加的技术特征：
11.进一步地，所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中进行跟车动作的步骤具体包括：
12.根据所述第一车辆在所述第一车道的位置坐标以及所述第二车辆在所述第二车道的位置坐标，确定所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中的排列顺序；
13.在所述编队车道中的领车将经过差分计算得出距离信息、位置信息、速度信息、朝向信息分发给中所述编队车道中的跟车车辆；
14.所述编队车道中的跟车车辆根据所述距离信息、所述位置信息、所述速度信息、所述朝向信息进行跟车。
15.进一步地，所述编队车道中的跟车车辆根据所述距离信息、所述位置信息、所述速度信息、所述朝向信息进行跟车的步骤具体包括：
16.所述编队车道中的跟车车辆以当前的车辆坐标点为起点，向前撒点，预描，横纵向规划计算到前车位置，重新生成一条规划路线；
17.所述编队车道中的跟车车辆根据前车传来的信息，将前车作为障碍物进行横向、纵向以及加减速度上的修正，以及对两车的距离进行补偿，使得前车与候车之间保持预设距离。
18.进一步地，通过路侧单元分别向处于第一车道的第一车辆和处于第二车道的第二车辆发出跟车指令。
19.进一步地，所述方法还包括：
20.底盘安全模块通过can总线实时获取所述第一车辆的位置、速度、转向信息，同时根据所述第一车辆的速度、转向信息进行联合阈值限制，并对底盘反馈的数据进行异常检测；
21.所述底盘安全模块在监测到底盘反馈的数据存在异常时，对当前的转向进行保持，执行减速，同时通过v2x广播将底盘异常信息发送至所述第二车辆的安全模块；
22.pnc安全模块判断所述第一车辆是否处于编队状态，若所述第一车辆处于编队状态，则将所述第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息发给编队安全模块；
23.所述编队安全模块根据所述第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息判断是否应对所述第一车辆进行解编；
24.若是，则所述编队安全模块将所述第一车辆移除编队，以通过所述第一车辆的功能安全模块执行自动驾驶。
25.本发明的另一个目的在于提出一种基于车路协同的跟车控制系统，以实现多个车辆的跟车自动驾驶。
26.一种基于车路协同的跟车控制系统，包括：
27.发送模块，用于分别向处于第一车道的第一车辆和处于第二车道的第二车辆发出跟车指令，所述第一车道和所述第二车道为不同车道；
28.选择模块，用于根据预设规则在所述第一车道和所述第二车道中选择一车道作为编队车道；
29.计算模块，用于以所述编队车道中的车辆为跟车中心点，计算所述编队车道中的车辆的前后横纵向距离、速度、加速度，行驶轨迹，并向其它车道上的车辆发送控制指令，以使其它车道上的车辆加入到所述编队车道中，且所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中进行跟车动作。
30.根据本发明提供的基于车路协同的跟车控制系统，能够自动将两个不同车道的车辆并入一条车道内，实现了多个车辆的跟车自动驾驶，能够使车辆能够紧密地在一起安全行驶，减少了公路(尤其是高速公路)上闲置的空间，更多的车辆可以使用公路而没有交通堵塞，此外，能够降低每辆车所经历的阻力，从而减少能源消耗和污染，另一方面也提高了
安全性和舒适性。
31.另外，根据本发明上述的基于车路协同的跟车控制系统，还可以具有如下附加的技术特征：
32.进一步地，所述计算模块具体用于：
33.根据所述第一车辆在所述第一车道的位置坐标以及所述第二车辆在所述第二车道的位置坐标，确定所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中的排列顺序；
34.在所述编队车道中的领车将经过差分计算得出距离信息、位置信息、速度信息、朝向信息分发给中所述编队车道中的跟车车辆；
35.所述编队车道中的跟车车辆根据所述距离信息、所述位置信息、所述速度信息、所述朝向信息进行跟车。
36.进一步地，所述计算模块具体用于：
37.所述编队车道中的跟车车辆以当前的车辆坐标点为起点，向前撒点，预描，横纵向规划计算到前车位置，重新生成一条规划路线；
38.所述编队车道中的跟车车辆根据前车传来的信息，将前车作为障碍物进行横向、纵向以及加减速度上的修正，以及对两车的距离进行补偿，使得前车与候车之间保持预设距离。
39.进一步地，所述发送模块具体用于通过路侧单元分别向处于第一车道的第一车辆和处于第二车道的第二车辆发出跟车指令。
40.进一步地，所述跟车控制系统还包括底盘安全模块、pnc安全模块、编队安全模块：
41.所述底盘安全模块用于通过can总线实时获取第一车辆的位置、速度、转向信息，同时根据第一车辆的速度、转向信息进行联合阈值限制，并对底盘反馈的数据进行异常检测；
42.所述底盘安全模块用于在监测到底盘反馈的数据存在异常时，对当前的转向进行保持，执行减速，同时通过v2x广播将底盘异常信息发送至第二车辆的安全模块；
43.所述pnc安全模块用于判断所述第一车辆是否处于编队状态，若所述第一车辆处于编队状态，则将所述第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息发给编队安全模块；
44.所述编队安全模块用于根据所述第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息判断是否应对所述第一车辆进行解编；
45.若是，则所述编队安全模块用于将所述第一车辆移除编队，以通过所述第一车辆的功能安全模块执行自动驾驶。
附图说明
46.本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
47.图1是根据本发明一实施例的基于车路协同的跟车控制方法的流程图；
48.图2是图1中步骤s103的详细流程图；
49.图3是根据本发明另一实施例的基于车路协同的跟车控制方法的流程图；
50.图4是根据本发明一实施例的基于车路协同的跟车控制系统的结构框图。
具体实施方式
51.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.请参阅图1，本发明一实施例提出的基于车路协同的跟车控制方法，包括步骤s101～s103。
53.s101，分别向处于第一车道的第一车辆和处于第二车道的第二车辆发出跟车指令，所述第一车道和所述第二车道为不同车道。
54.其中，可以通过路侧单元rsu分别向处于第一车道的第一车辆和处于第二车道的第二车辆发出跟车指令。
55.s102，根据预设规则在所述第一车道和所述第二车道中选择一车道作为编队车道。
56.其中，具体可以选择车辆较少的车道作为编队车道，或者随机从两个车道中选择一个车道作为编队车道，或者默认选择靠右边的车道作为编队车道。
57.s103，以所述编队车道中的车辆为跟车中心点，计算所述编队车道中的车辆的前后横纵向距离、速度、加速度，行驶轨迹，并向其它车道上的车辆发送控制指令，以使其它车道上的车辆加入到所述编队车道中，且所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中进行跟车动作。
58.其中，请参阅图2，所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中进行跟车动作的步骤具体包括步骤s1031～s1033：
59.s1031，根据所述第一车辆在所述第一车道的位置坐标以及所述第二车辆在所述第二车道的位置坐标，确定所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中的排列顺序；
60.s1032，在所述编队车道中的领车将经过差分计算得出距离信息、位置信息、速度信息、朝向信息分发给中所述编队车道中的跟车车辆；
61.s1033，所述编队车道中的跟车车辆根据所述距离信息、所述位置信息、所述速度信息、所述朝向信息进行跟车。
62.其中，所述编队车道中的跟车车辆根据所述距离信息、所述位置信息、所述速度信息、所述朝向信息进行跟车的步骤具体包括：
63.所述编队车道中的跟车车辆以当前的车辆坐标点为起点，向前撒点，预描，横纵向规划计算到前车位置，重新生成一条规划路线；
64.所述编队车道中的跟车车辆根据前车传来的信息，将前车作为障碍物进行横向、纵向以及加减速度上的修正，以及对两车的距离进行补偿，使得前车与候车之间保持预设距离。
65.根据上述的基于车路协同的跟车控制方法，能够自动将两个不同车道的车辆并入一条车道内，实现了多个车辆的跟车自动驾驶，能够使车辆能够紧密地在一起安全行驶，减少了公路(尤其是高速公路)上闲置的空间，更多的车辆可以使用公路而没有交通堵塞，此外，能够降低每辆车所经历的阻力，从而减少能源消耗和污染，实测表明，当编队内车辆间距为车长一半时，减阻效果最佳；在这个距离，阻力减少了50％，燃料消耗减少了20％到
25％。另一方面也提高了安全性和舒适性，因为乘坐更加平稳，加速度变化更小，导致更高安全性的另一个因素是编队车辆之间的持续监控和更新(例如每秒50次)，这减轻了车辆在发生碰撞时的影响，并且提供了比人类更快的反应时间。
66.请参阅图3，本发明另一实施例提供的基于车路协同的跟车控制方法，包括步骤s201～s205。
67.s201，底盘安全模块通过can总线实时获取第一车辆的位置、速度、转向信息，同时根据第一车辆的速度、转向信息进行联合阈值限制，并对底盘反馈的数据进行异常检测。
68.s202，所述底盘安全模块在监测到底盘反馈的数据存在异常时，对当前的转向进行保持，执行减速，同时通过v2x广播将底盘异常信息发送至第二车辆的安全模块。
69.其中，底盘安全模块会通过can总线实时读取第一车辆的位置、速度、转向等信息，底盘安全模块同时根据车辆当前的位置、速度、转向计算出速度、转向联合阈值限制值，同时对底盘反馈的数据进行了连续10帧丢失的异常检测，如检测到异常，输出异常提醒，保留当前的转向值，计算出安全范围的减速度值，执行减速，同时通过车端的obu通信以文本的数据格式把底盘异常提醒信息给pnc(plan and control)安全模块。
70.s203，pnc安全模块判断所述第一车辆是否处于编队状态，若所述第一车辆处于编队状态，则将所述第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息发给编队安全模块。
71.其中，若pnc安全模块判断所述第一车辆是否处于编队状态，若所述第一车辆处于非编队状态，则将所述第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息发给所述第一车辆的功能安全模块，以通过所述第一车辆的功能安全模块执行自动驾驶。
72.s204，所述编队安全模块根据所述第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息判断是否应对所述第一车辆进行解编。
73.s205，若是，则所述编队安全模块将所述第一车辆移除编队，以通过所述第一车辆的功能安全模块执行自动驾驶。
74.其中，编队安全模块将第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息与各自的预设值进行比较，以判断第一车辆是否会对编队内的其它车辆造成影响，若判断到第一车辆会对编队内的其它车辆造成影响，编队安全模块会将第一车辆移除编队，以通过第一车辆的功能安全模块执行自动驾驶，第一车辆会自动驶出该编队，避免了第一车辆对编队内其它车辆的影响，提升了编队行驶的安全性。反之，若第一车辆不会对编队内的其它车辆造成影响，则第一车辆可以保持在编队中行驶。
75.请参阅图4，基于同一发明构思，本发明第二实施例提出的基于车路协同的跟车控制系统，包括：
76.发送模块，用于分别向处于第一车道的第一车辆和处于第二车道的第二车辆发出跟车指令，所述第一车道和所述第二车道为不同车道；
77.选择模块，用于根据预设规则在所述第一车道和所述第二车道中选择一车道作为编队车道；
78.计算模块，用于以所述编队车道中的车辆为跟车中心点，计算所述编队车道中的车辆的前后横纵向距离、速度、加速度，行驶轨迹，并向其它车道上的车辆发送控制指令，以
使其它车道上的车辆加入到所述编队车道中，且所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中进行跟车动作。
79.本实施例中，所述计算模块具体用于：
80.根据所述第一车辆在所述第一车道的位置坐标以及所述第二车辆在所述第二车道的位置坐标，确定所述第一车辆和所述第二车辆在所述编队车道中的排列顺序；
81.在所述编队车道中的领车将经过差分计算得出距离信息、位置信息、速度信息、朝向信息分发给中所述编队车道中的跟车车辆；
82.所述编队车道中的跟车车辆根据所述距离信息、所述位置信息、所述速度信息、所述朝向信息进行跟车。
83.本实施例中，所述计算模块具体用于：
84.所述编队车道中的跟车车辆以当前的车辆坐标点为起点，向前撒点，预描，横纵向规划计算到前车位置，重新生成一条规划路线；
85.所述编队车道中的跟车车辆根据前车传来的信息，将前车作为障碍物进行横向、纵向以及加减速度上的修正，以及对两车的距离进行补偿，使得前车与候车之间保持预设距离。
86.本实施例中，所述发送模块具体用于通过路侧单元分别向处于第一车道的第一车辆和处于第二车道的第二车辆发出跟车指令。
87.本实施例中，跟车控制系统还包括底盘安全模块、pnc安全模块、编队安全模块和功能安全模块：
88.所述底盘安全模块用于通过can总线实时获取第一车辆的位置、速度、转向信息，同时根据第一车辆的速度、转向信息进行联合阈值限制，并对底盘反馈的数据进行异常检测；
89.所述底盘安全模块用于在监测到底盘反馈的数据存在异常时，对当前的转向进行保持，执行减速，同时通过v2x广播将底盘异常信息发送至第二车辆的安全模块；
90.所述pnc安全模块用于判断所述第一车辆是否处于编队状态，若所述第一车辆处于编队状态，则将所述第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息发给编队安全模块；
91.所述编队安全模块用于根据所述第一车辆的速度、转向信息、横向减速度限值、纵向减速度限值、转向限值信息判断是否应对所述第一车辆进行解编；
92.若是，则所述编队安全模块用于将所述第一车辆移除编队，以通过所述第一车辆的功能安全模块执行自动驾驶。
93.根据本实施例提供的基于车路协同的跟车控制系统，能够自动将两个不同车道的车辆并入一条车道内，实现了多个车辆的跟车自动驾驶，能够使车辆能够紧密地在一起安全行驶，减少了公路(尤其是高速公路)上闲置的空间，更多的车辆可以使用公路而没有交通堵塞，此外，能够降低每辆车所经历的阻力，从而减少能源消耗和污染，另一方面也提高了安全性和舒适性。
94.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下
列技术中的任一项或他们的组合来实现：具体用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
95.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
96.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。